恒流源

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恒流源
恒流源、交流恒流源、直流恒流源、電流發(fā)生器、大電流發(fā)生器又叫電流源、穩(wěn)流源，是一種寬頻譜，高精度交流穩(wěn)流電源，具有響應(yīng)速度快，恒流精度高、能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，適合各種性質(zhì)負(fù)載（阻性、感性、容性）等優(yōu)點(diǎn)。主要用于檢測(cè)熱繼電器、塑殼斷路器、小型短路器及需要設(shè)定額定電流、動(dòng)作電流、短路保護(hù)電流等生產(chǎn)場(chǎng)合。

主要功能

　　用于檢測(cè)熱繼電器、塑殼斷路器、小型短路器及需要設(shè)定額定電流、動(dòng)作電流、短路保護(hù)電流等生產(chǎn)場(chǎng)合。
恒流源恒流源是電路中廣泛使用的一個(gè)組件，這里我整理一下比較常見的恒流源的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。 恒流源分為流出(Current Source)和流入(Current Sink)兩種形式。
 
　　*簡(jiǎn)單的恒流源
 
　　*簡(jiǎn)單的恒流源就是用一只恒流二極管。實(shí)際上，恒流二極管的應(yīng)用是比較少的，除了因?yàn)楹懔鞫O管的恒流特性并不是非常好之外，電流規(guī)格比較少，價(jià)格比較貴也是重要原因。　*常用的簡(jiǎn)易恒流源用兩只同型三極管，利用三極管相對(duì)穩(wěn)定的be電壓作為基準(zhǔn)，
 
　　電流數(shù)值為：I = Vbe/R1。
 
　　這種恒流源優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，而且電流的數(shù)值可以自由控制，也沒有使用特殊的元件，有利于降低產(chǎn)品的成本。缺點(diǎn)是不同型號(hào)的管子，其be電壓不是一個(gè)固定值，即使是相同型號(hào)，也有一定的個(gè)體差異。同時(shí)不同的工作電流下，這個(gè)電壓也會(huì)有一定的波動(dòng)。因此不適合精密的恒流需求。
 
　　為了能夠**輸出電流，通常使用一個(gè)運(yùn)放作為反饋，同時(shí)使用場(chǎng)效應(yīng)管避免三極管的be電流導(dǎo)致的誤差。如果電流不需要特別**，其中的場(chǎng)效應(yīng)管也可以用三極管代替。 
電流計(jì)算公式
I = Vin/R1
 
　　這個(gè)電路可以認(rèn)為是恒流源的標(biāo)準(zhǔn)電路，除了足夠的精度和可調(diào)性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和調(diào)試。只不過其中的Vin還需要用戶額外提供。
 
　　從以上兩個(gè)電路可以看出，恒流源有個(gè)定式，就是利用一個(gè)電壓基準(zhǔn)，在電阻上形成固定電流。有了這個(gè)定式，恒流源的搭建就可以擴(kuò)展到所有可以提供這個(gè)“電壓基準(zhǔn)”的器件上。
*簡(jiǎn)單的電壓基準(zhǔn)
　　*簡(jiǎn)單的電壓基準(zhǔn)，就是穩(wěn)壓二極管，利用穩(wěn)壓二極管和一只三極管，可以搭建一個(gè)更簡(jiǎn)易的恒流源。
 
　　電流計(jì)算公式為：I = (Vd-Vbe)/R1
TL431
　　TL431是另外一個(gè)常用的電壓基準(zhǔn)，利用TL431搭建的恒流源，其中的三極管替換為場(chǎng)效應(yīng)管可以得到更好的精度。
 
　　TL431的其他信息請(qǐng)參考《TL431的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖》和《TL431的幾種基本用法》
 
　　電流計(jì)算公式為：I = 2.5/R1
三端穩(wěn)壓
　　事實(shí)上，所有的三端穩(wěn)壓，都是很不錯(cuò)的電壓源，而且三端穩(wěn)壓的精度已經(jīng)很高，需要的維持電流也很小。利用三端穩(wěn)壓構(gòu)成恒流源，也有非常好的性價(jià)比。
 
　　這種結(jié)構(gòu)的恒流源，不適合太小的電流，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候，三端穩(wěn)壓自身的維持電流會(huì)導(dǎo)致較大的誤差。
 
　　電流計(jì)算公式為：I = V/R1，其中V是三端穩(wěn)壓的穩(wěn)壓數(shù)值。
 
　　實(shí)際的電路中，有一些特殊的結(jié)構(gòu)，也可以提供很好的恒流特性，*典型的就是一個(gè)很高的電壓通過一個(gè)電阻在一個(gè)低壓設(shè)備上形成電流，這個(gè)恒流源的精度，取決于高壓的**度和低壓設(shè)備本身導(dǎo)致的電壓波動(dòng)。在一些開關(guān)電源電路中，這個(gè)結(jié)構(gòu)用來給三極管提供偏置電流。
 
　　電流計(jì)算公式為： I = Vin/R1
 
　　值得一提的是，以上這些恒流源并不都適合安培以上級(jí)別的恒流應(yīng)用，因?yàn)殡娮枭厦嫣蟮碾娏鲿?huì)導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重。
 
　　可以通過使用更小的電阻來降低這個(gè)熱量，不過在單電源供電模式下，多數(shù)運(yùn)放都不能有效檢測(cè)和輸出接近地或者Vcc的電壓，因此必須使用特殊的器件才能達(dá)到要求。有個(gè)簡(jiǎn)單的辦法是通過一個(gè)穩(wěn)壓器件（穩(wěn)壓管，或者TL431等）偏置電阻上面的電壓，使得這個(gè)電壓進(jìn)入運(yùn)放的檢測(cè)范圍。
恒流源的實(shí)質(zhì)
　　恒流源的實(shí)質(zhì)是利用器件對(duì)電流進(jìn)行反饋，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備的供電狀態(tài)，從而使得電流趨于恒定。只要能夠得到電流，就可以有效形成反饋，從而建立恒流源。
 
　　能夠進(jìn)行電流反饋的器件，還有電流互感器，或者利用霍爾元件對(duì)電流回路上某些器件的磁場(chǎng)進(jìn)行反饋，也可以利用回路上的發(fā)光器件（例如光電耦合器，發(fā)光管等）進(jìn)行反饋。這些方式都能夠構(gòu)成有效的恒流源，而且更適合大電流等特殊場(chǎng)合，不過因?yàn)檫@些實(shí)現(xiàn)形式的電路都比較復(fù)雜，這里就不一一介紹了。